PRODUCCIÒN DE BIOGAS

TALLER

ALTERNATIVA DE APROVECHAMIENTO DE RSU:

PRODUCCIÒN DE BIOGAS

El presente taller se resuelve en parejas. Liste las fuentes bibliográficas consultadas.

1. Qué es Biogás?

2. Explique cómo se produce el Biogás?

3. Cuáles son las ventajas y desventajas de la producción de Biogás?

4. Cuál o cuáles variables influyen en la producción de Biogás?

5. Cuáles residuos tiene mayor potencial de producir Biogás?

6. Cuál es la composición elemental del Biogás?

7. Cuánto Biogás se produce por unidad de residuo sólidos urbanos?

8. Calcule la cantidad de energía (en forma de calor), que se puede obtener si se quema el biogás producido por una tonelada de residuos sólidos urbanos, y compare este, con la energía obtenida si se queman directamente estos residuos.

8.1. A cuántos kwh equivalen los m3 de biogás producido.

8.2. A cuántos m3 de gas natural los m3 de biogás producido.

9. De acuerdo a su conocimiento, diga cuál de las siguientes alternativas de aprovechamiento es más rentable: Compostaje o Producción de Biogás, explique su respuesta.

Este taller debe ser subido a la plataforma, en la carpeta de nombre: Inst. Julio César Murillo P.

Fecha límite de entrega: miércoles 12 de septiembre. Hora 06:00 pm.

Solución

1. El biogás es una mezcla de gases cuyos principales componentes son el metano y el bióxido de carbono, el cual se produce como resultado de la fermentación de la materia orgánica en ausencia del aire, por la acción de un grupo de microorganismos.

En la naturaleza se encuentra una gran variedad de residuos orgánicos a partir de los cuales puede obtenerse biogás, entre ellos se encuentran: los desechos provenientes de animales domésticos como vacas, cerdos y aves, residuos vegetales como pajas, pastos, hojas secas y basuras domésticas.

2. el biogás se produce mediante el proceso de fermentación de la materia orgánica en ausencia de aire o sea en condiciones anaeróbicas, quedando como residuo el proceso de lodo estabilizado que es un excelente mejorador de suelos con un alto valor fertilizante. Debido a esto último, es factible procesar los desechos animales y residuos agrícolas que se encuentran presentes en el medio rural para producir gas combustible, sin afectar el uso actual que se le da a estos materiales, los que generalmente se reincorporan a los terrenos de cultivo.

En la práctica, los desechos mezclados con agua se introducen a un recipiente cerrado llamado digestor, que es donde se realiza el proceso de generación de biogás. Cuando el digestor es de carga diaria, como se verá más adelante, todos los días se carga con una cantidad dada de desechos mezclados con agua y del digestor sale un volumen de lodos fertilizantes igual al de la mezcla alimentada; el biogás se genera en forma continua durante todo el día. Cuando se trata de un digestor que trabaja a régimen de “lote”, se carga todo de una sola vez, no descargándose hasta después de dos o tres meses, cuando se vacía el residuo y se aplica al campo; en este caso la cantidad de biogás producida es mayor en las primeras semanas y va bajando a medida que transcurre el tiempo, por lo que casi siempre se instalan varios digestores en “batería”, los que se cargan en forma alternada, con objeto de disponer siempre de la cantidad requerida de biogás.

La utilización de los biodigestores además de permitir la producción de biogás ofrece enormes ventajas para la transformación de desechos:

• Mejora la capacidad fertilizante del estiércol. Todos los nutrientes tales como nitrógeno, fósforo, potasio, magnesio así como los elementos menores son conservados en el efluente. En el caso del nitrógeno, buena parte del mismo, presente en el estiércol en forma de macromoléculas es convertido a formas más simples como amonio (NH4+), las cuales pueden ser aprovechadas directamente por la planta. Debe notarse que en los casos en que el estiércol es secado al medio ambiente, se pierde alrededor de un 50% del nitrógeno (Hohlfeld y Sasse 1986).

• El efluente es mucho menos oloroso que el afluente.

• Control de patógenos. Aunque el nivel de destrucción de patógenos variará de acuerdo a factores como temperatura y tiempo de retención, se ha demostrado experimentalmente que alrededor del 85% de los patógenos no sobreviven el proceso de biodigestión (Hohlfeld y Sasse 1986). En condiciones de laboratorio, con temperaturas de 35 <C los fecales fueron reducidos en 50 – 70% y los hongos en 95% en 24 horas (Marchaim 1992).

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La fermentación anaeróbica de la materia orgánica se lleva a cabo por la acción de diversas familias de bacterias. Usualmente se consideran dos etapas de dicho proceso:

1ra. Etapa: formación de ácidos

2da. Etapa: formación de gases

En la primera etapa la materia prima es atacada por las bacterias formadoras de ácidos, mismas que convierten los desechos en compuestos más simples como los ácidos acético, butírico y propiónico. En la segunda etapa los ácidos formados en la primera son convertidos a metano y bióxido de carbono por acción de otro grupo de bacterias.

Todos estos procesos se llevan a cabo simultáneamente dentro del digestor, al cual sólo se alimenta la materia prima en las condiciones adecuadas.

Tomando en cuenta que las bacterias son el ingrediente esencial del proceso, es necesario mantenerlas en condiciones que permitan asegurar y optimizar su ciclo biológico.

3.

Ventajas:

• El biogás sirve como combustible.

• El residuo digerido es casi inodoro y estabilizado.

• Se conservan los nutrientes del bioabono.

• Las moscas y roedores no son atraídos por el residuo.

• El residuo digerido seco puede utilizarse como bioabono.

Desventajas:

• Equipamiento grande, algo caro y experimental en ciertos diseños.

• Se requieren ciertas precauciones de manejo.

• El proceso es sensible a la temperatura, ph, velocidad de carga y cambios de tipo de carga.

• El proceso de digestión anaeróbica no genera calor.

4. variables que influyen en la producción de Biogás.

Temperatura: Las bacterias que trabajan en el biodigestor son bacterias anaeróbicas, es decir trabajan en ambientes sin presencia de oxígeno. Estas bacterias formadoras de metano para que trabajen de manera óptima necesitan mantenerse en un rango de temperatura que oscila entre 30 y 60 ºC dependiendo del tipo de bacterias.

Para el desarrollo óptimo del proceso, se distinguen tres rangos de temperatura,

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